CN110128051A - 提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，属于提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附材料，特别是一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂，其组分及含量由下述重量百分比配比的原料组成，水淬矿渣粉和硅灰50%‑80%，其中两者的重量配比为1:1‑1:2.5、轻烧氧化镁5%‑20%，有机硅助剂1%‑10%，煅烧水滑石1%‑10%，纳米二氧化硅1%‑8%、聚羧酸钠盐0.1%‑2%。本发明在混凝土中以本发明等质量取代胶凝材料2%‑5%，可获得既不影响混凝土工作性和力学性能，又改善了混凝土抗氯离子渗透性能的效果，提高了混凝土各龄期的强度和混凝土的密实性。

Description

提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，属于提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附材料，特别是一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂。
背景技术
众所周知，混凝土是一种非均质多孔结构的脆性材料，其内部大量存在的诸如孔隙和微裂纹等缺陷往往是外界侵蚀性介质侵入混凝土内部的的通道。为提高混凝土构筑物的耐久性，尤其是提高混凝土的抗盐离子侵蚀性能，通常采用提高混凝土的密实度、改变混凝土孔隙的亲疏水性、改善混凝土的孔隙结构等方式提高混凝土的抗化学侵蚀性能。如提高密实度常使用抗渗水泥、微膨胀混凝土等；改变混凝土孔隙的亲疏水性使用柔性抗渗剂；混凝土孔隙结构的改善往往采用添加矿物掺合料的方法。可以说，这些提高混凝土抗化学侵蚀性能的技术和材料各有利弊。
如专利《一种硅酸盐抗渗水泥》（CN200810033235.5）所述抗渗水泥组成特征为：磨细水泥熟料35%~50%，矿渣粉10%~20%，粉煤灰15%~25%，钢渣粉5%~10%，硅粉1%~10%。该发明利用矿物掺合料的二次水化作用一定程度上减少了混凝土的渗透通道，提高了混凝土的密实性，对混凝土的抗冻融性能和耐腐蚀性能有所助益；微膨胀混凝土则是在混凝土中加入适量混凝土膨胀剂，借助混凝土膨胀剂的体积膨胀来抵消由于干缩而产生的拉应力。抗渗水泥与微膨胀混凝土在使用过程中往往需要混凝土要有足够的养护时间，且实际应用过程中存在着一定的不稳定性。除了应用混凝土膨胀剂来提高混凝土的密实度这种方法外，当前，采用渗透结晶型防水剂渗入混凝土表层一定厚度后，并与混凝土胶凝材料的水化产物发生反应生成难溶化合物，从而堵塞混凝土内部的孔隙或者微裂纹，使得混凝土更加密实，进而达到混凝土抗化学侵蚀的目的。如专利《无机水泥渗透结晶型防水剂及其生产工艺》（CN102060460B）、《水泥基渗透结晶防水剂及其制备方法》（CN201710047477.9）等。改变混凝土的亲疏水性，尤其是孔隙的亲疏水性对于阻止液体介质的渗入有较大的帮助，但其存在着易挥发、碱性环境下滞留时间短等缺点。
基于以上研究，本发明人认为除了提高混凝土的密实度、改变混凝土孔隙的亲疏水性、改善混凝土的孔隙结构等方式，可以提高混凝土的抗化学侵蚀性能，还可以通过吸附作用，尤其是化学吸附固定易引起钢筋混凝土性能劣化的有害离子，也能有效降低混凝土有害离子对混凝土结构的破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂，在混凝土中以本发明等质量取代胶凝材料2%-5%，可获得既不影响混凝土工作性和力学性能，又能改善混凝土抗氯离子渗透性能的效果，提高混凝土各龄期的强度和混凝土的密实性。
本发明的目的是这样实现的：一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其组分及含量由下述重量百分比配比的原料组成，水淬矿渣粉和硅灰50%-80%，其中两者的重量配比为1:1-1:2.5、轻烧氧化镁5%-20%，有机硅助剂1%-10%，煅烧水滑石1%-10%，纳米二氧化硅1%-8%、聚羧酸钠盐0.1%-2%。
其中各原料的重量百分比配比是水淬矿渣粉和硅灰55%-75%，其中两者的重量配比为1:1.2-1:2.3、轻烧氧化镁8%-18%，有机硅助剂1%-8%，煅烧水滑石3%-10%，纳米二氧化硅3%-7%、聚羧酸钠盐0.3%-1.8%。
其中各原料的重量百分比配比是水淬矿渣粉和硅灰60%-70%，其中两者的重量配比为1:1.3-1:2.2、轻烧氧化镁10%-15%，有机硅助剂1%-5%，煅烧水滑石5%-10%，纳米二氧化硅3%-5%、聚羧酸钠盐0.5%-1.5%。
其中各原料的重量百分比配比是水淬矿渣粉和硅灰70%，其中两者的重量配比为1:1.8、轻烧氧化镁12%，有机硅助剂2.0%，煅烧水滑石10%，纳米二氧化硅4.5%、聚羧酸钠盐1.5%。
水淬矿渣粉为炼钢水淬矿渣粉，其比表面积不小于500m2/kg，硅灰为铁合金厂排放的废弃产物，其比表面积不小于10000m2/kg。
轻烧氧化镁的煅烧温度为600℃-1000℃，氧化镁含量不低于90%，活性指数不低于50S，其比表面积不小于400m2/kg。
有机硅助剂为硅烷类有机硅或硅氧烷类有机硅粉体材料。
煅烧水滑石的比表面积不小于10000m2/kg，粒径为30-100nm。
本发明所制备的水淬矿渣来源于钢铁厂的炼钢水淬废渣，锂渣来源于生产碳酸锂所排放的废弃锂渣；硅灰为铁合金厂所排放的废弃产物。
用于本发明的磨细矿粉、硅灰或二者按比例混合，磨细矿粉主要为磨细水淬矿渣粉或磨细锂渣粉，磨细矿粉的比表面积不小于500m2/kg；硅灰的比表面积不小于10000m2/kg，二者按比例混合后优选含量为60%-70%，优选磨细矿粉和硅灰的质量比为1:1至1:2.5。
用于本发明的轻烧氧化镁，煅烧温度为600℃-1000℃，氧化镁含量不低于90%，优选氧化镁含量不低于95%，煅烧温度为730℃-850℃，活性指数不低于50s, 其比表面积不小于400m2/kg，优选含量为10%-15%。
有机硅助剂为粉体材料，优选硅烷类有机硅或硅氧烷类有机硅粉体材料，优选含量为1%-5%。
煅烧水滑石为可商购的纳米煅烧水滑石，其比表面积不小于10000m2/kg，粒径为30-100nm，优选含量为5%-10%。
纳米二氧化硅为可商购的纳米二氧化硅，粒径为10-50nm，优选含量为3%-5%。
聚羧酸钠盐为可商购的聚羧酸钠盐粉体材料，优选含量为0.5%-1.5%。
本发明的添加剂的制备方法是按其各原料的重量百分比配比混匀即可。
本发明所述的氯离子吸附材料在使用时，是在混凝土中以本剂等质量取代胶凝材料2%-5%，可获得既不影响混凝土工作性和力学性能，又能有效改善混凝土抗氯离子渗透性能的效果。
本发明在混凝土中以本发明等质量取代胶凝材料2%-5%，可获得既不影响混凝土工作性和力学性能，又改善了混凝土抗氯离子渗透性能的效果，提高了混凝土各龄期的强度和混凝土的密实性。
具体实施方式
实施例1，一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂，其组分及含量由以下重量百分比配比的原料制成：磨细矿粉35%、硅灰35%、轻烧氧化镁10%、有机硅助剂4%、煅烧水滑石10%、纳米二氧化硅5.5%、聚羧酸钠盐0.5%。
实施例2，一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂，其组分及含量由以下重量百分比配比的原料制成：磨细矿粉30%、硅灰40%、轻烧氧化镁15%、有机硅助剂2%、煅烧水滑石8%、纳米二氧化硅3.8%、聚羧酸钠盐1.2%。
实施例3，一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂，其组分及含量由以下重量百分比配比的原料制成：磨细矿粉25%、硅灰45%、轻烧氧化镁12%、有机硅助剂2%、煅烧水滑石10%、纳米二氧化硅4.5%、聚羧酸钠盐1.5%。
实施例4，一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂，其组分及含量由以下重量百分比配比的原料制成：磨细矿粉20%、硅灰50%、轻烧氧化镁15%、有机硅助剂3%、煅烧水滑石6%、纳米二氧化硅5%、聚羧酸钠盐1%。
实施例5，一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂，其组分及含量由以下重量百分比配比的原料制成：磨细矿粉20%、硅灰45%、轻烧氧化镁15%、有机硅助剂5%、煅烧水滑石10%、纳米二氧化硅4%、聚羧酸钠盐1%。
实施例1-5的混凝土中掺入4%本发明所述实施例中氯离子吸附材料后混凝土的工作性能、混凝土强度实验结果、混凝土氯离子吸附能力实验结果、混凝土抗氯离子渗透性能实验结果见表1、2、3、4。
表1 掺本发明添加剂后混凝土的工作性能
由表1可见，掺入4%本发明所述实施例中氯离子吸附添加剂后，混凝土用水量有较大的减少，但混凝土工作性能指标坍落度没有明显变化。
表2本发明各实施例混凝土强度实验结果
由表2实验结果可见：掺入4%本发明所述实施例中氯离子吸附添加剂后，能显著提高混凝土各龄期的强度，这是因为本发明材料应用了有助于水泥凝结硬化的活性激发材料，通过磨细矿粉和硅灰的填充效应、形态效应以及二次水化效应，可有效改善混凝土内部孔隙结构，起到了早强作用；并且该材料减水效果良好，可以提高混凝土的工作性并减低混凝土的单位用水量，提高了混凝土的密实性。
表3本发明各实施例混凝土氯离子吸附能力实验结果
由表3实验结果可见：相较于未掺本发明氯离子吸附添加剂的基准混凝土来说，其对氯离子的吸附能力较弱，而掺入4%的实施例氯离子吸附添加剂后，各龄期混凝土的氯离子吸附能力有了显著提高，这种改善作用一方面是由于磨细矿粉和硅灰对混凝土内部孔隙结构的改善，另一方面还在于阴离子吸附添加剂能够有效吸附固定氯离子，从而使得混凝土中自由氯离子含量显著下降。
表4本发明各实施例混凝土抗氯离子渗透性能实验结果
由表4实验结果可见：本发明的混凝土氯离子吸附添加剂有效降低了混凝土的氯离子电通量值，表明本发明混凝土氯离子吸附添加剂能够有效提高混凝土的抗氯离子渗透性。

Claims (8)

1.一种提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征在于：其组分及含量由下述重量百分比配比的原料组成，水淬矿渣粉和硅灰50%-80%，其中两者的重量配比为1:1-1:2.5、轻烧氧化镁5%-20%，有机硅助剂1%-10%，煅烧水滑石1%-10%，纳米二氧化硅1%-8%、聚羧酸钠盐0.1%-2%。
2.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征是：其中各原料的重量百分比配比是水淬矿渣粉和硅灰55%-75%，其中两者的重量配比为1:1.2-1:2.3、轻烧氧化镁8%-18%，有机硅助剂1%-8%，煅烧水滑石3%-10%，纳米二氧化硅3%-7%、聚羧酸钠盐0.3%-1.8%。
3.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征是：其中各原料的重量百分比配比是水淬矿渣粉和硅灰60%-70%，其中两者的重量配比为1:1.3-1:2.2、轻烧氧化镁10%-15%，有机硅助剂1%-5%，煅烧水滑石5%-10%，纳米二氧化硅3%-5%、聚羧酸钠盐0.5%-1.5%。
4.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征是：其中各原料的重量百分比配比是水淬矿渣粉和硅灰70%，其中两者的重量配比为1:1.8、轻烧氧化镁12%，有机硅助剂2.0%，煅烧水滑石10%，纳米二氧化硅4.5%、聚羧酸钠盐1.5%。
5.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征是：水淬矿渣粉为炼钢水淬矿渣粉，其比表面积不小于500m2/kg，硅灰为铁合金厂排放的废弃产物，其比表面积不小于10000m2/kg。
6.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征是：轻烧氧化镁的煅烧温度为600℃-1000℃，氧化镁含量不低于90%，活性指数不低于50S，其比表面积不小于400m2/kg。
7.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征是：有机硅助剂为硅烷类有机硅或硅氧烷类有机硅粉体材料。
8.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子侵蚀性能的氯离子吸附添加剂,其特征是：煅烧水滑石的比表面积不小于10000m2/kg，粒径为30-100nm。
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